Matlab 仿真工具Simulink是一个非常好用的仿真工具箱。
信号处理

Simulink是什么

Simulink是一个动态系统建模仿真和分析的环境,由Mathworks公司开发,与MATLAB深度集成。它可以对时变系统进行精确设计,实现通讯系统、控制系统、信号处理系统和图像处理系统的实现和测试。它有多种预定义的模块库,同时提供了嵌入式的仿真测试工具,代码生成工具,与MATLAB的深度集成。

Simulink使用

可以在MATLAB中直接键入Simulink来启动Simulink(也可以通过MATLAB上的按钮启动)。打开Simulink后的界面(R2016a)如下图。

Simulink主界面

可以看到Simulink有着丰富的预定义模板和Examples,工具箱包括DSP System Toolbox、Embedded Coder、Fixed-Point Designer、HDL Coder、Computer Vision System Toolbox、Robotics System Toolbox以及Communications System Toolbox等等。学习Simulink可以通过下载Examples中的例程熟悉并测试,也可以查看Mathworks公司提供的教程。

下面通过ref的一个DEMO来感受一下Simulink的强大威力!

DEMO

最简单的Demo

在Simulink主菜单中新建一个Blank Model Blank Model

在新窗口中选择Tools→Library Browser打开模块浏览器。

Tools

在模块浏览器中搜索Sine Wave Integrator Scop等模块并添加,当然,如果对模块浏览器很熟可以不必搜索,直接点击当前窗口的空白处键入模块名即可(如下图)。在空白处双击可以添加文字。

直接键入模块名

通过箭头将三个模块连接起来得到一个最简单的Demo系统,可以双击模块来修改模块参数,双击Scop模块查看示波器显示。

最简单的Demo

当然,看到的示波器结果显然是一个

非线性、噪音、并行化、采样

添加一些非线性的内容,可以通过加入saturation饱和模块来限位,或者添加Band-Limited White Noise带通白噪声信号提供噪声。

由于Simulink和MATLAB是高度集成的,所以在Simulink里也可以很方便地使用MATLAB的并行化特点,例如如果我们想要得到初始信号的10个不同比例放大的信号分别执行,可以在数据流中加入一个放大器gain模块,设置gain1:10,即可得到1..10倍放大信号。

模块属性可以直接引用MATLAB工作区的变量

通过在数据通路中添加一个Zero-Order Hold零阶保持器来得到时间离散信号。

最终数据通路和结果如下图

非线性、噪音、并行化、采样

可以通过右键Scope界面Configuration Properties设置输入端口和图形化的Layout

自定义模块

当然,Simulink是支持自定义模块的,添加MATLAB Function(旧版里为Embeded Matlab)模块,双击该模块可以进入代码编辑器,编辑函数。

这里使用的代码是均方根函数

function y = fcn(u)
%#codegen

y = sqrt(sum(u.*conj(u)))/size(u,1);

直接保存以后即可运行查看结果。

自定义模块

模块组合和引用

组合

直接选中需要组合的模块们Ctrl+G或者右键Create Subsystem from Selection就可以获得一个子系统,此时双击此子系统即可进入内部查看子系统内部连接。

生成的子系统会自动生成合适的输入输出端口

更进一步,如果想要子系统拥有自己的变量空间,可以通过Ctrl+M或者右键Mask→Create Mask来对子系统进行封装。封装之后的子系统就可以不使用MATLAB变量空间里的变量了。

下图是子系统设置页面,Icon drawing commands可以设置子系统封装的外观,这里是子系统的peaks信号响应。在第二个标签页可以设置子系统的变量,设置了这个变量以后双击子系统打开的就是变量设置页面。在最后一个标签页可以设置子系统的Doc。

总是可以使用右键Open打开子系统内部视图

封装界面

引用

所谓引用,即引用别人做好的一个Model。可以通过添加一个Model(Model Reference)模块来实现。最终功能与子系统类似,但是运行时间要比子系统慢,因为运行时会自动将model复制进来。

定点处理

可以通过打开Subsystem,双击自动生成的输入端口来设置定点化。如下图,选择第二个标签页,Data type有很多选项,这里可以选择fixdt(1,16)16位定点数,通过上面的MinimumMaximum来设置数据范围,Data type右边的>>按钮可以进行定点数的更进一步的设计。

仿真时类型不匹配可以通过添加Data Type Conversion模块,这个模块会自动匹配输入输出的数据类型。

通过Display→Signals & Ports→Port Data Types可以在每条数据通路上显示Data type

Display里还可以显示处理时序、速度等更多信息

定点端口

快捷操作

  • 滚轮缩放
  • 按住滚轮拖动
  • 连接线会自动连接

历史记录

  • 2017-12-12 - 初稿

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文章标题:Simulink快速入门

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本文作者:转载

发布时间:2017-12-12

最后更新:2017-12-13

原始链接:https://www.mathworks.com/videos/introduction-to-simulink-82514.html

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